NANOTECNOLOGIA

Lengua y comunicación I

Nombre: Nicanor Uyacu Estela

Codigo: 151AD57027

Profesor: Carlos Iban Lopez Segura

Tabla de contenidoPartes...........................................................................................................................................2

Apuntes e Información.................................................................................................................2

concepto e introducción a la nanotecnología..........................................................................2

¿quiénes son sus investigadores más reconocidos?.................................................................7

¿A qué campos puede aplicarse?...........................................................................................10

¿qué beneficios promete a la humanidad?............................................................................12

Los nanos robots:...............................................................................................................13

Memoria:............................................................................................................................13

Computadoras ubicuas:......................................................................................................14

Exploración espacial: sondas auto reproductor:................................................................14

Medicina:............................................................................................................................15

Aprovechamiento máximo de la energía solar:..................................................................15

Promesas en el área de la informática:..............................................................................15

¿Quiénes son los que invierten en esto?................................................................................17

¿hay productos comercializándose en la actualidad?............................................................18

La introducción de la Nanotecnología en los adhesivos:............................................................19

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Partes Ø       ¿concepto e introducción a la nanotecnologíaØ       ¿quiénes son sus investigadores más reconocidos?Ø       ¿a qué campos puede aplicarse?Ø       ¿qué beneficios promete a la humanidad?Ø       ¿quiénes son los que invierten en esto?Ø       ¿hay productos comercializándose en la actualidad?

 

Apuntes e Información

concepto e introducción a la nanotecnología

La Nanotecnología es el estudio y manipulación de átomos individuales y moléculas, para hacer nuevos materiales. Pudiendo controlar la estructura de la materia a nivel atómico, la industria creará materiales y aparatos diminutos, con capacidades sin precedente.

La idea de los científicos que desarrollan los proyectos nanotecnológicos no solo aspiran a la ubicación de átomos a nivel individual sino a la creación de máquinas moleculares capaces de crear átomo por átomo.

La Nanotecnología representa manufactura molecular, o lo que es igual, construir cosas átomo a átomo, molécula a molécula, a través de diminutos brazos robóticos programados.

Al utilizar las propiedades químicas de los átomos y moléculas, la nanotecnología inicia la construcción de herramientas moleculares que poseen propiedades extraordinarias. La clave del éxito se haya en manipular los átomos individualmente y colocarlos exactamente donde han de encajar para producir la estructura deseada.Para captar intuitivamente la longitud de un nanómetro, consideramos un cabello humano. Típicamente suele tener un espesor de 100 micrómetro (*m). Una bacteria normal es 100 veces más pequeña, con un diámetro alrededor 1*nm. Un virus del resfriado común es aproximadamente de 100mn. Por tanto pude verse que 1nm Supone una tolerancia adimensional extremadamente pequeña.Su nombre es Nanotecnología y tiene sus cimientos en el campo de la física. Sus orígenes datan del año de 1959 como resultado de una ponencia del físico

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Richard Feynman y más recientemente con la publicación en 1986 del libro de K. Eric Drexler titulado "Máquinas de la creación" (Engines of Creation).A pesar de que la nanotecnología está en su infancia, la nano mecánica ya ha demostrado que es posible mover átomos de manera individual y agruparlos en formas que naturalmente no lo harían bien. Los científicos piensan que en el próximo cuarto de siglo, los avances de la nanotecnología llevarán al hombre a nuevas y prometedoras áreas de desarrollo.El trabajo relacionado con la nanotecnología cae en dos grandes áreas: el estudio de nanotecnología en sí y la investigación en tecnologías habilitadoras en torno al desarrollo de ensambladoras de maquinaria en escala manométrica.

La investigación en torno a la nanotecnología en sí es puramente teórica y se centra en la ingeniería nano mecánica e ingeniería nano-eléctrica. También se incluye el estudio de sistemas complejos como ensambladores, replicadores y nano computadoras.

La rama que absorbe la mayor parte de los recursos financieros de la nanotecnología es la práctica, la enfocada al desarrollo de las herramientas que harán posible desarrollar el día de mañana, las ensambladoras de estas microscópicas maquinarias.

    Suena fantástico. Si aprendemos a diseñar la distribución atómica como lo hace la naturaleza podemos establecer un inesperado e imaginado control sobre la materia que nos rodea.

La micro tecnología es la tecnología que nos permite fabricar cosas en la escala del micrón. Un micrón es una millonésima de un metro, o, para darse una idea más clara, la milésima parte de un milímetro. Todos sabemos cuánto es un metro: más o menos la distancia entre nuestra nariz y la punta de nuestros dedos cuando extendemos del todo un brazo hacia un costado de nuestro cuerpo. Si tomamos una milésima parte de esta longitud, tenemos un milímetro. Un milímetro es muy pequeño, pero todavía podemos verlo. Ahora imaginemos que tomamos un extremo de este milímetro, lo apoyamos en nuestra nariz y lo estiramos hasta que llegue al extremo de los dedos de la mano que se encuentra en el brazo que hemos extendido. Ahora volvemos a dividir en mil partes. Tenemos una milésima de la milésima parte de un metro, una longitud llamada micrón. Esta es la escala en la que se trabaja cuando se construyen dispositivos tales como memorias, circuitos lógicos y de computación.

Los dispositivos de memoria y de lógica en venta en 1985 tenían estructuras con componentes de aproximadamente un micrón de ancho. Para 1995, momento de la aparición del Pentium, se habían alcanzado tamaños de más o

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menos un tercio de micrón, 350 nanómetros. Se trabaja ya en estructuras de 100 nanómetros, es decir, de un décimo de lo que se había logrado en 1985.

Un nanómetro es la medida que se obtiene si uno toma un micrón, aplica un extremo sobre la punta de la nariz, lo estira hasta el extremo de los dedos del brazo extendido y lo divide en mil partes. Es una milésima de una millonésima de metro, es decir, una milmillonésima de metro.

El nanómetro marca el límite de reducción a que podemos llegar cuando hablamos de objetos materiales. En un nanómetro caben entre tres y cinco átomos. Aunque en el universo hay cosas más pequeñas que los átomos, se trata ya de cosas que no se pueden manipular. En nuestra vida cotidiana, los átomos son los ladrillos de construcción más pequeños que podemos utilizar.

Ahora que estamos pensando en términos de átomos, démosle una mirada a un objeto producido por micro tecnología. Aunque la estructura tiene una millonésima de metro de ancho, sigue siendo muy grande. Hay miles de átomos en la superficie de este objeto y miles de millones en su interior. Es un trozo del macro mundo. En el interior de este macro objeto del tamaño de un micrón existe la posibilidad de hacer miles de divisiones para obtener un nivel mayor de detalle. Si logramos llegar a un nivel de detalle del orden del nanómetro y trabajamos con una precisión de nivel atómico, el poder de nuestra capacidad para controlar el comportamiento de este objeto puede hacerse inmenso.

El ejemplo más grandioso de esta potencia se presenta en cada cosa viviente. Se requiere un entorno de agua —el elixir de la vida—, y por esto se le suele llamar "el lado húmedo de la nanotecnología". Las formas de vida que conocemos están hechas de células rellenas con agua, pequeñas bolsas de vida que típicamente tienen tamaños de varios micrones, como en el caso de los glóbulos blancos de la sangre humana.

Cada una de estas "bolsas" está repleta de miles de pequeñas máquinas que se mueven por el mundo líquido de la célula, ocupándose de la industria de la vida —enzimas, hormonas, RNA y ADN—, todas esas cosas que uno oye nombrar en los nuevos textos de medicina, biotecnología e ingeniería genética. Esas pequeñas máquinas son moléculas. Tienen un rango de tamaño de entre uno y varias decenas de nanómetros. ¡Son nanomáquinas! Están formadas por entre miles y decenas de miles de átomos. Y cada uno de esos miles de átomos tiene una ubicación exacta, definida con precisión por un diseño de ingeniería, de modo que el conjunto de esa nano maquinaria pueda funcionar correctamente.

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El ejemplo más impresionante son las enzimas. Cada una de ellas es una factoría química completa reducida a una escala de nanómetros. Estas enzimas han evolucionado durante miles de millones de años para lograr una fabricación cada vez más perfecta de sus productos químicos. En la mayoría de los casos han alcanzado los límites de la perfección. Son los catalíticos finales y fundamentales para esa reacción química que es su trabajo vital. Estas nanomáquinas moleculares son quienes hacen que la vida funcione, no sólo para ellas mismas, sino en cada planta, pájaro o entidad que se arrastra o ha arrastrado sobre la superficie de nuestro planeta.

Esta nanotecnología húmeda es increíblemente poderosa. De hecho, cuanto más se sabe sobre ella más se comprende lo mucho que queda por saber. Pensemos en la hermosura de una joven, o de una flor, o qué increíble es que un ojo humano pueda ver o que un cerebro pueda pensar. Y entonces uno piensa: este lado húmedo de la nanotecnología (que la mayoría de la gente llama biotecnología) puede hacer todo.

Pero a pesar de este increíble poder, hay varias cosas que no se pueden hacer y que nunca se podrán hacer en el lado húmedo. Una de las más importantes es conducir electricidad como un hilo metálico, como una conexión dentro de una computadora o incluso en un semiconductor. Nunca se logrará —las razones son largas para describirlas aquí— con esta biotecnología. De hecho, la mayor parte de la revolución industrial que impulsa la sociedad moderna no es un tributo de la biotecnología, es producto del desarrollo de máquinas de vapor, motores a nafta y todo tipo de artefactos eléctricos, como radios, televisores, teléfonos y computadoras, todos ellos producidos por la tecnología del otro lado, el lado "seco", un área que parecería apuntar a ser la de mayor desarrollo potencial.

Imagínense lo que podría llegar a ser nuestro mundo si se pudiesen fabricar en el lado seco, sin agua ni células vivas, objetos con el grado de perfección atómica que la vida logra rutinariamente en el lado húmedo. Imagínense por un momento el poder que tendría el lado seco de la nanotecnología. La lista de cosas que se podría lograr con una tecnología así parece algo así como la lista de deseos navideños de nuestra civilización.

Nanotecnología Computacional: es una de las ramas de la nanotecnología. Estudia la reducción de los componentes electrónicos y el aumento de su capacidad.

Nanotecnología Seca: se emplea en la fabricación de estructuras de carbón, en la investigación electrónica del magnetismo, de dispositivos ópticos y en la construcción de pequeñas máquinas capaces de autor replicarse.

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Nanotecnología Húmeda: se centra en la investigación de sistemas biológicos, como la fabricación de material genético.

El obstáculo principal que presenta la nanotecnología es precisamente su característica más atractiva: el tamaño.

Para poder manipular los átomos y las moléculas, cambiar su distribución y crear elementos nuevos, el hombre requiere herramientas particulares. Se trata de sistemas de observación indirecta, como el microscopio de barrido de efecto túnel, que permite “ver” y mover sustancias a nivel atómico, balanzas capaces de pesar nano gramos, y por supuesto, software para la visualización atómica, y su modelado. Sin embargo, aún no existe ningún instrumento que permita al hombre construir verdaderas máquinas o ensamblajes moleculares.

Entonces vienen la imaginación y la curiosidad científica: si podemos ver y palpar átomos al mismo tiempo también los podemos manipular uno a uno, podemos escribir con ellos! Lo que quería Feynman es posible el punto de la i puede ser un átomo separado de tres átomos que forman el palo, con nueve átomos podemos escribir una letra. ¡Podríamos escribir todos lo que se publica en España en un año en una superficie de un centímetro cuadrado (en una peseta)!. ¿No les parece fantástico e impensable? Pues ya se ha hecho. Lo que ocurre es que escribir una letra con una punta cuesta días. No importa, integramos un millón de puntas en un chip de microelectrónica (proyecto milpiés). Ya se ha hecho. Y podemos modificar superficies y hacer nano hilos y nano contactos que permiten densidades de corriente 1 millón de veces más grandes que el más puro hilo de cobre porque no son disipativos y su resistencia eléctrica es no local. Y estos contactos si son magnéticos tienen características magnetos resistivas enormes a temperatura ambiente. Y podemos medir las fuerzas de enlace atómicas. Y podemos agrupar átomos con características funcionales deseadas. Y podemos estirar proteínas y DNA y ver cuál es la magnitud de las fuerzas que las mantienen unidas. Y podemos manejar nanotubos y otras moléculas y macromoléculas. Y queremos hacer un barco, un nano barco, que entre en los vasos sanguíneos detecte una enfermedad en estado precoz y deposite una cantidad de droga ínfima que la corrija localmente sin que afecte a otras partes del organismo. Y queremos fabricar trillones de chips que sean capaces de tomar un pigmento y pintar un barco paseándose por su superficie.

Todo lo anterior nos permite integraciones de Terabits (un billón de bits) por centímetro cuadrado, esta memoria es la que tienen doscientos ordenadores juntos aproximadamente y se puede conseguir en un botón y en un plazo de no más de cinco años. Uno de los candidatos son las memorias magnéticas y

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naturalmente se necesitan lectores magnéticos en el nanómetro. Nuestro laboratorio ha hecho patentes en este campo y está en la vanguardia de esta investigación con el desarrollo de nano contactos magnéticos balísticos que presentan una gran magneto resistencia a temperatura ambiente.  La memoria de un Terabit es la que tiene un ser humano. Esto quiere decir que su funcionamiento será inteligente. Con tal memoria no solo se podrán almacenar datos sino también los analizará, seleccionará y tomará las decisiones más convenientes en un momento determinado. Esto es inteligencia. Con tal memoria será posible mantener conversaciones audiovisuales mientras paseamos o ver la televisión con un chip integrado en el ojo, por ejemplo. La conversación podría ser entre un chino y un español cada uno en su propio idioma. ¿Por qué no?.  El cerebro humano no es solo memoria son también sus interconexiones que le permiten ser memoria y procesador al mismo tiempo, pero esto puede hacerlo por el Terabit de memoria que tiene. Ya existe el proyecto milpiés  consistente en construir millones de pequeñas puntas de manera que unas leen datos y otras procesan, seleccionan y toman decisiones. Este proyecto se desarrolla en IBM Zúrich y tiene implicaciones científicas y tecnológicas de gran trascendencia como ocurrió con el microscopio de efecto túnel descrito anteriormente. Todo esto es Nanotecnología por que trata individualmente los elementos  manométricos y luego los integra o globaliza. Es una globalización donde los individuos cuentan, es humanista. Sin embargo solamente lo anterior no es lo único ni lo más importante. Podríamos llamarlo nano electrónica cómo un paso más hacia la miniaturización de la microelectrónica. La nanotecnología es, más bien, por ahora, nano ciencia.

 

¿quiénes son sus investigadores más reconocidos?La idea de los científicos que desarrollan proyectos nanotecnológicos no solo aspira a la ubicación de átomos a nivel individual, sino a la creación de máquinas moleculares capaces de crear, átomo a átomo, todo lo que hoy nos rodea o lo que deseemos tener en el futuro. En las palabras del propio Eric Drexler: "Puestos en orden de una manera, los átomos componen aire, tierra, agua. Con otro diseño, los átomos forman unas fabulosas fresas frescas."La base de la nanotecnología se encuentra en un discurso pronunciado por el físico Richard Feynman en 1959: “Los principios de la física, como yo lo veo, no hablan sobre la posibilidad de maniobrar cosas átomo por átomo (....) es algo que en principio se puede hacer, pero en la práctica no se ha hecho porque somos demasiado grandes”. Sin embargo, la definición de nanotecnología no fue dada hasta veintiséis años más tarde cuando un estudiante de pregrado del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) insinuó la posibilidad de crear sistemas de ingeniería en el nivel molecular. Su nombre era Eric Drexler y su

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libro “Los motores de la creación”, publicado en 1986, es hoy estudiado como el mayor referente de esta prometedora ciencia.Se cumplen 44 años de aquella histórica conferencia de Feynman. Y, tanto tiempo después, las ideas de Feynman –Premio Nobel de Física en 1965 y uno de los padres de la bomba atómica– pueden empezar a convertirse en realidad. La nanotecnología, la ciencia de lo muy, muy pequeño, era hasta hace poco un campo puramente científico, restringido a las facultades de Física más punteras y a algunos centros de investigación.

La miniaturización, la microelectrónica, ha permitido  el desarrollo tan fenomenal de las últimas décadas. La impetuosa marcha hacia lo pequeño continúa. Las perspectivas técnicas y financieras son enormes. Pero la miniaturización no es suficiente, no crea perspectivas y es claro que antes que después llegaremos al límite. Hacía falta la idea que lanzó el físico teórico Richard Feynman (Premio Nobel 1965) cuando inició una charla diciendo: ¡no me hablen de micro positivas, ni de filminas quiero saber de mover átomos y formar configuraciones distintas con ellos, escribir con átomos!. Sólo había un problema que no tenía la idea de cómo hacerlo, no tenía una visualización para llevar a cabo la tarea.   "Los principios de la física, tal y como yo los entiendo, no niegan la posibilidad de manipular las cosas átomo por átomo... Los problemas de la química y la biología podrían evitarse si desarrollamos nuestra habilidad para ver lo que estamos haciendo, y para hacer cosas al nivel atómico", dijo Feynman en 1959.Feynman, por cierto, no abundó demasiado en sus reflexiones y de hecho sus palabras no tuvieron demasiada trascendencia hasta comienzos de los 80, cuando un estudiante de pregrado del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Eric Drexler, insinuó la posibilidad de crear sistemas de ingeniería a nivel molecular. En1986 lo publicó en un libro con el título de "Los motores de la creación", considerado como un clásico de este nuevo mundo.Todo tiene que ver, comenzaba diciendo Drexler, con la forma como están ordenados los átomos. "Carbón y diamantes, arena y procesadores de computadoras, cáncer y tejido sano: a través de la historia, las variaciones en el orden de los átomos han diferenciado lo barato de lo caro, lo sano de lo enfermo".El científico David Blair, en la Universidad de Utah, estudia el comportamiento del Flagelum, un filamento que impulsa a las bacterias, y que en la práctica es un motor, un nano motor, que desarrolla 15.000 revoluciones por minuto. Además se dice que un investigador llamado Don Eigler utilizó un microscopio electrónico del tipo scanning-tunneling, STM, para mover átomos de xenón y escribir las siglas IBM.El STM está convertido en una herramienta importante para avanzar en la manipulación atómica, aunque pese a su sofisticación aún es considerado una herramienta rústica para los desafíos que entraña la nanotecnología. Drexler trabaja con su amigo Ralph Merkle, que mantiene una página sobre

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nanotecnología en la Red. Los dos se han propuesto la construcción de un minúsculo brazo mecánico, con millones de átomos pero aun así más pequeño que una partícula de polvo. Auto replicante, y con la capacidad de intervenir en la formación de moléculas, pronostican.En una reciente entrevista le preguntaron a Drexler cuándo iba a convertirse en una realidad la nanotecnología, y él a su vez le preguntó a Merkle, que estaba por allí. La respuesta fue bastante concreta: el 12 de junio del 2015, a las 15 horas GMT.En la comunidad científica se discute si será mejor empezar desde abajo o desde arriba (en tamaño) para llegar hasta la escala nano. También se cuestiona la viabilidad de una tecnología que deberá luchar contra enemigos tan variados como el principio de incertidumbre de Heisenberg y sus efectos sobre la física cuántica, el calor desplegado por las vibraciones moleculares, las radiaciones cada vez más abundantes.Y la pregunta de oro: ¿por qué la naturaleza no creó sus propias máquinas ensambladoras? Entretanto, la búsqueda prosigue. El Foresight Institute dirigido por Drexler se ocupa de estimularla. Cada año se entregan premios, de 5 o 10 mil dólares más el anhelado reconocimiento científico, para los investigadores que se hayan acercado más a develar los misterios de la nanotecnología.Y hay un "Gran Premio Feynman", en honor al Premio Nobel que hace casi 40 años sugirió la posibilidad de ensamblar átomos. Son 250 mil dólares, que tal vez sean sólo una pequeña parte de la recompensa para quien los gane. 'Saber lo que va a salir de la nanotecnología en lo que se refiere a aplicaciones es como mirar una bola de cristal', dice el especialista Peter Grütter, de origen suizo. 'La base científica es todavía bastante débil, no se entienden bien los fundamentos, serán necesarios 10 o 15 años de investigación básica, realmente interesantes, en este área'. Grütter explica que se pueden ir encontrando materiales o procesos interesantes en el camino, pero que no se puede afirmar que en cinco años vaya a haber una industria multimillonaria basada en la nanotecnología. 'Y lo más interesante, lo que más impactará este área', añade, 'serán cosas que no estamos buscando ahora, que ni siquiera podemos imaginar. Es algo difícil de vender a los políticos, pero es cómo funciona el progreso. Ni el sistema de posicionamiento global [GPS], ni la resonancia magnética nuclear, ni el láser surgieron de investigaciones dirigidas a tecnologías determinadas. No me gustaría justificar la nano ciencia por sus resultados. Si conseguimos controlar la materia a esa escala, eso tendrá un impacto grande en cómo viviremos, pero no puedo decir ni cuándo ni exactamente en qué. Es terra incógnita'.Peter Grütter es suizo y trabajó en el Laboratorio de IBM en Zúrich, donde nació el famoso microscopio de efecto túnel. Desde hace siete año está en la Universidad McGill de Montreal (Canadá) y es ahora el encargado de llevar a buen puerto un programa de nanotecnología (llamado Herramientas para la

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nano ciencia y la nanotecnología) en el que se van a invertir nada menos que 10 millones de dólares (1.800 millones de pesetas).

 

 

¿A qué campos puede aplicarse?Las aplicaciones de la nanotecnología abarcan cualquier campo científico, médico o tecnológico que se puede imaginar. Así, en poco tiempo, los nano robots ya tomarán por nosotros aquellas decisiones rutinarias del día a día.La nanotecnología puede utilizarse para investigación en ciencia de los materiales, física, biología, química y medicina. Además a veces se considera como una opción futura para el desarrollo o incluso en ciertos casos ya en uso, en tecnología de ultra presión, catálisis, electrónica productos farmacéuticos (fármacos inteligentes), tecnologías biomédicas (órganos artificiales) energía, y detención ambiental. Algunos productos están ya o van a estar próximamente en el mercado.También el ámbito de la nano medicina existen ya avances espectaculares. Robots diminutos suficientes pequeños como para introducirse en los vasos capilares más finos. Tendrá facultades entre otras de buscar y descomponer depósitos de grasas en los vasos sanguíneos. Otros robots podrán detectar y destruir células cancerígenas.Los campos de aplicación son desbordantes: nuevas clases de diamantes, nanomaquinas de células vivas, máquinas de síntesis de genes, sistemas electrónicos moleculares, biocomputadoras con miles de millones de bytes almacenados en una computadora nano mecánica que podrá ocupar el espacio de una bacteria (una micra) y que serán cientos de miles de veces mas rápidas que las actuales, memorias de DNA que en el equivalente de un grano de azúcar contendrá decenas de peta bytes de información, una generación de nano robots autor replicantes ensambladores universales, nuevos materiales más ligeros y resistentes. Todas estas aplicaciones comenzaran a ver todas la luz en el horizonte del 2010 y 2020 y así el futuro será manométrico. Las nanotecnologías están llamadas hacer siguiente revolución.La Miniaturización:La reducción de los componentes electrónicos, conocida también como nanotecnología, (Drexler, 1993: 20-25) cercana a las dimensiones correspondientes a 10-9 o 10-13 es un elemento que le ha permitido a la computadora concretar su proceso de difusión. El objetivo fundamental de este proceso es incrementar su portabilidad, su autonomía, en suma su movilidad, conmutabilidad y oportunidad. Como un resultado que busca su adaptación forzosa a las necesidades de espacio y de tiempo de la vida moderna.

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El proceso de fabricación de computadoras ha pasado con velocidad vertiginosa de los sistemas operados con válvulas de vació (conocidas como bulbos o ampollas de vació); a los semiconductores tradicionales (conocidos como transistores de tipo PNP o NPN); de ahí a los sistemas creados con base en circuitos integrados y por ultimo a los microprocesadores que realizan procesos de manera paralela.Desde los años sesenta que fue la década en la que se crearon los primeros circuitos integrados; el número de componentes electrónicos alojados en los "chips" se ha duplicado casi anualmente - como dato promedio -. Aunque no se puede ubicar aquí la frontera en esta área tecnológica. El surgimiento de nuevos materiales y tecnologías permiten visionar el desarrollo de computadoras que operen con pequeños impulsos eléctricos o electroquímicos o simplemente con agua.Crea maquina microscópica capaz de manipular cadenas de ADN:Un equipo de científicos ha armado una pieza móvil de unas pocas hebras de ácido desoxirribonucleico, y dice que se trata del primer paso hacia la construcción de “maquinas” ultramicroscópicas que algún día podrían ejecutar en espacios microscópicos tareas tan complejas como fabricar circuitos electrónicos y despejar vasos sanguíneos obstruidos en el cerebro. La pieza en forma de gozne, a la que es posible mover a voluntad, tiene apenas cuatro diez milésimas del espesor de un cabello humano.El nuevo experimento no representa la primera vez que los científicos han armado piezas móviles a partir de compuestos químicos. Pero los ejemplos anteriores han tenido el defecto de ser harto flácidos. Sin embargo, el artefacto de ADN es particularmente rígido y ejecuta movimientos 10 veces mayores, dijo Nadrian C. Seedman, director del equipo de investigador.El artefacto fue armado uniendo dos espirales bifurcadas de ADN con un puente de ADN. Parte de la estructura se retuerce cuando se le aplica una cierta solución química.Gracias a la literatura de la ciencia ficción, la aplicación más conocida de la nanotecnología es la nanobótica que se ocupa de la fabricación de robots microscópicos. Sin embargo, esta ciencia podría utilizarse en muchos otros campos, como el militar, el físico, el medioambiental, etc.El motivo de tanto interés no es extraño. La nanotecnología tiene potencial para cambiarlo todo: las medicinas y la cirugía, la potencia de la informática, los suministros de energía, los alimentos, los vehículos, las técnicas de construcción de edificios y la manufactura de tejidos. Muchas cosas más que ni imaginamos. Uno de los aspectos más interesantes es no sólo desarrollar máquinas mucho más pequeñas que una bacteria o una célula humana. Además, se puede empezar a tomar elementos del mundo biológico –por ejemplo, trocitos de ADN para procesadores de ordenadores–. Así, científicos del grupo de investigación Monte magno de la Universidad de Cornell han logrado unir ya elementos biológicos y mecánicos creando pequeños motores del tamaño de un virus.

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Aunque aún faltan muchas cosas por afinar, estos motores podrían trabajar en el interior de una célula humana. Es una ciencia multidisciplinar y esta tecnología sólo será realizable cuando se comprendan los mecanismos básicos en el rango manométrico. El esquema que se adjunta describe de una forma gráfica por dónde anda el pensamiento en la nano ciencia, son nano ciencia básica y nanotecnología, son inseparables. La nano ciencia trata de entender lo simple, lo pequeño y lo bello para construir y ensamblar de la misma manera que lo hacen los procesos naturales en la ruta de la vida.    Los países que se lancen a esta aventura serán los nuevos líderes mundiales.  

¿qué beneficios promete a la humanidad?La Nanotecnología promete cambiar muchos aspectos de nuestras vidas. ¿Cómo transformará nuestro mundo?Es así como su promesa básica parece basarse en la auto reproducción de maquinaria y el auto ensamblaje de bienes de consumo hechos a base de económicos átomos sin procesar. Esta nueva búsqueda ofrece promesas tan atractivas como la cura del cáncer y otras enfermedades, una supercomputadora del tamaño de una célula humana, una nave espacial que no será más grande ni más costosa que un vehículo familiar.Ya no existirán teclados puesto que el hombre pronto hablará con la computadora ya que ésta será capaz de procesar el lenguaje. Otras posibles aplicaciones contribuirán a detectar enfermedades genéticas en el campo molecular.De acuerdo con el Prof. Wiley Kirk del Center for Nanostructure Materials and Quantum Device Fabrication (NanoFab) en la Universidad de Texas, la nanotecnología permitirá aplicaciones tan interesantes como que diminutos robots circulen por el torrente sanguíneo llevando medicamentos para aniquilar células cancerosas sin dañar las células sanas y hasta podrá dotar de inteligencia a miembros artificiales. Ya no habrá lugar para rutinas de revisión médica, ya que serán las moléculas orgánicas distribuidas en nuestro cuerpo, las encargadas de detectar cualquier cambio súbito en el funcionamiento orgánico. Y éstas son sólo algunas de las infinitas aplicaciones que la nanotecnología promete.Actualmente diversos científicos trabajan en componentes para fututos nano ordenadores. Si se consiguen la humanidad se quitaría como mínimo el gran problema de la contaminación. Ya que la manufacturación que solo utiliza ,los átomos necesarios no produce polución no gases contaminantes. Es más los nano robots podrían descomponer en sus elementos atómicos, la basura que generaciones anteriores han amontonado y de esta forma adquirir materias primas para productos útiles.

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En el área de necesidades energéticas el mundo tendría nuevas opciones ya que en las nanomáquinas podrían captar la energía solar eficientemente pudiendo reducir el uso del petróleo y otros productos como el carbón, que contamina el ambiente.Sobre nuestros cuerpos podríamos darle un giro inverso al proceso de envejecer colocando los átomos de forma inversa. Volver a la juventud simplemente cambiando el diseño de nuestras moléculas.

Los nanos robots:

Los nano robots ya han sido explotados en la CF y las aplicaciones propuestas pasan por ítems difíciles de imaginar unas décadas atrás: Mantenimiento del cuerpo por dentro, reparación y recableado de tejido cerebral a control remoto, reparaciones corporales (arterias, cristalino, oído, órganos internos, tumores) sin necesidad de operación.

La tecnología aún está lejos de producirlos, pero, como en el campo de la Inteligencia Artificial, es una cuestión tan complicada y tan difícil que se avanza en diversos frentes. Una de la áreas sería la tratada en el bloque anterior: las herramientas; ya dimos una idea de cómo es una de las propuestas más concretas. Pero con carrocería solamente no se puede funcionar, también se requiere control, y aquí entra un mundo diferente al de los sensores manoscopios, las matrices de tamaños de nanómetros y las moléculas gigantes: la computación a nivel de la nanotecnología. Hace años que se diseñan compuertas lógicas mecánicas compuestas de unos pocos átomos y parecería que sólo se esperan las herramientas necesarias para construirlas. El panorama no es tan simple, pero existen innumerables laboratorios trabajando en la "inteligencia" manométrica. Y ya hay algunos anuncios.

Memoria:

En un laboratorio de IBM en Zúrich, uno de los que ayudaron en la invención de aquel microscopio AFM de 1986, se trabaja en la miniaturización a nivel nanómetro del registro de datos. El sistema de almacenamiento se basa en un conjunto de 1024 agujas de AFM en una matriz cuadrada que pueden escribir bits de información de no más de 50 nanómetros de diámetro. El mismo conjunto es capaz luego de leer la información e incluso reescribirla.

La capacidad de guardar información a esa escala es una noticia excitante para el mercado, pues multiplica inmensamente la cantidad de información que se puede almacenar en un área determinada. El mejor sistema actual de registro, basado en la memoria magnética, puede guardar alrededor de dos gigabits por centímetro cuadrado; los físicos creen que el límite físico de la capacidad este sistema —no alcanzado aún— es de alrededor de 12 gigabits por centímetro 13

cuadrado. El sistema de matriz de agujas descripto más arriba, bautizado "Millipede" (Miriápodo, por tener mil patas), ofrece 35 gigabits por centímetro cuadrado (y hasta 80 gigabits si se utiliza una aguja única) y es capaz de hacerlo a la velocidad de los artefactos magnéticos actuales. Con unidades de almacenamiento provistas de matrices gigantescas, con millones de agujas, se puede lograr un almacenamiento en el orden de los terabytes, algo así como 40 veces lo que está disponible hoy comercialmente.

Computadoras ubicuas:

La miniaturización a nivel manométrico apunta a la inserción de potentes computadoras en relojes de pulsera y teléfonos celulares que posean algo que hoy no tienen: un disco rígido. Se supone que la tecnología del "Miriápodo" proveerá de discos rígidos de una capacidad en el orden de los gigabytes y de un tamaño de un centímetro cuadrado. Una de las cosas más importantes es que este nano drive de tecnología AFM requerirá mucho menos energía para su operación que los de tecnología magnética, un factor extremadamente crítico en los productos portátiles.

Exploración espacial: sondas auto reproductor:

Si bien los logros en el rubro de la autoconstrucción son mínimos, algunos laboratorios han demostrado, por ejemplo, que cubriendo la superficie de una placa de base (hoy se usa oro) con una pegajosa capa de material orgánico se logra, bajo las condiciones apropiadas, lograr que miles de estas placas se acomoden por sí solas para formar estructuras tridimensionales. Esto parece caótico y anárquico por definición, sin embargo, en la Universidad de Harvard han logrado crear un circuito electrónico relativamente funcional usando una técnica similar.

En la Universidad de Texas en Austin, un científico ha buscado, entre millones de proteínas, aquellas capaces de reconocer y unir diferentes tipos de materiales inorgánicos. Se ha fundado ya una compañía, Semzyme, que busca crear una "biblioteca" de bloques de construcción mediados por proteínas.

En la Universidad de California, en la Universidad Yale de Los Ángeles, en la Universidad Rice y en Hewlett-Packard se avanza en el desarrollo de computadoras moleculares auto-construidas.

En la web se puede encontrar un proyecto de la NASA relativo a las sondas basadas en sistemas autor reproductores. Es un plan que se lanzó hace más de veinte años para lograr que, en lugar de enviar la totalidad del equipamiento necesario para una exploración desde la Tierra, lo cual significa muchas

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toneladas puestas en el espacio, se envíen solamente ciertos robots capaces de construir el resto del equipamiento a partir de la materia prima extraída del lugar de aterrizaje. La NASA no pensó concretamente en nanotecnología, pero los científicos de este área creen que será la única tecnología capaz de superar los problemas que presenta el proyecto, especialmente el de conseguir, reconocer y extraer los materiales necesarios para la construcción. Es un tema tan interesante que dejo su desarrollo para un próximo Tecno Núcleo.

Medicina:

En la industria de medicamentos se busca lograr, por medio de nanotecnología, lo que logra en cada instante nuestro cuerpo y el de millones de seres vivos sobre el mundo, pero en condiciones controladas de laboratorio: la construcción átomo a átomo de moléculas complejas que hacen a las funciones primordiales de la vida (como la insulina, por dar un ejemplo). El logro de este objetivo sería un inmenso avance para la medicina, pues simplificaría los procesos necesarios para obtener las complejas drogas que componen hoy los medicamentos y pondría al alcance de la ciencia una enormidad de proyectos hoy imposibles.

Aprovechamiento máximo de la energía solar:

En Texas, estado de EEUU donde tienen el problema de que consumen gran cantidad de energía, proponen construir por medio de nanotecnología ciertos artefactos (que no se describen) capaces de atrapar cada fotón que les llega y así lograr un aprovechamiento muy eficiente de la energía solar. Estos colectores solares serían capaces de atrapar los fotones en unas nano estructuras de escala menor que la longitud de onda de la luz solar, que es de entre 400 y 1000 nanómetros. El sistema de almacenaje funcionará como un capacitor (que almacena electrones), pero retendrá en su interior a los fotones.

Promesas en el área de la informática:

-computadoras personales miniaturizadas, casi invisibles, que podrán insertarse en objetos de uso común o incluso en el organismo del ser humano (lentes de contacto, chips subcutáneos capaces de controlar el nivel de colesterol en la sangre, etc.).

-minicomputadoras cien mil veces más potentes y con elementos más pequeños, gracias a la utilización de estructuras cuánticas y moléculas.

-chips con memoria de un terabit (un billón de bits) por centímetro cuadrado, lo que quiere decir que las computadoras del futuro podrán llegar a tener

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inteligencia propia. Según los expertos esto podría ser una realidad dentro de 5 años.

Dado que se trata de una ciencia que aún no se ha desarrollado, los científicos especulan continuamente, lanzando propuestas sin más límite que el que les impone la imaginación. Aquí hay una pequeña lista de lo que se proyecta-en biología: modificar la estructura genética y celular del ser humano para destruir los microbios infecciosos, garantizar la salud e incluso reparar células dañadas e invertir el proceso de envejecimiento.-en medio ambiente: crear máquinas que no contaminen y otras que obtengan energía de la polución para limpiar el entorno.-en astronomía: crear bases para el lanzamiento de gran altitud (baja gravedad) y nuevos vehículos espaciales supe resistentes que posibiliten viajes interestelares.-en física: crear nuevas e ilimitadas fuentes de energía de composición atómica diversa de las que se conocen en la actualidad.Conmutación óptica. La transmisión de información será más rápida y económica que todos los sistemas ópticos. Bell Labs desarrolló pequeñas máquinas parecidas a un lente que sostienen dispositivos en forma de cama elástica del tamaño de un glóbulo rojo. Cada una puede modular una longitud de onda de luz. La tecnología se encuentra en un conmutador óptico de Lucent; Corvis también fabrica estos aparatos. El mercado para estos aparatos excederá US$ 1.000 millones para el año 2004, indican los investigadores de mercado Cahners In-Stat Group.Sistemas para aplicación de tratamiento. La Universidad Cornell construye motores moleculares que son parte biológicos y parte mecánicos, con rotores de tamaño molecular que giran a tres o cuatro revoluciones por segundo. Bell Labs y la Universidad de Oxford preparan un motor que utiliza ADN. La idea es que algún día estos motores se impulsen en el cuerpo humano transportando agentes para atacar enfermedades, se estacionen en donde se encuentra el tumor o la disfunción y controlen la cantidad de droga que suministran mientras evitan así que los tejidos sanos reciban una dosis innecesaria.Nano computación. Los transistores en los microchips convencionales no pueden ser más pequeños. ¿Cierto? No totalmente. Los nanotubos, descubiertos por primera vez en Japón en 1991, son moléculas de carbono de 1,4 de ancho. Son flexibles, fáciles de adherir a las superficies, conducir electricidad y modular señales como los transistores. Más adelante, cuando se elimine la computación convencional, el chip para computadoras inalámbricas dará lugar a chips más pequeños y más rápidos.

Un transistor mide unos 200 nanómetros, demasiados para lo que quiere la industria. La mayor dificultad está en mejorar el contacto entre los metales y las moléculas, dicen los especialistas, algunos de los cuales confiesan que hace sólo unos años no creían en la electrónica molecular, pero que ahora le ven un

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futuro enorme. 'Las moléculas son interruptores estupendos', dice Stan Williams, que trabaja en un laboratorio de Hewlett Packard con compañeros de 13 países, pero también reconoce que la tecnología para avanzar hacia menores dimensiones se está haciendo tan cara que las empresas empiezan a no podérsela permitir. El tamaño de los átomos no se puede reducir, explica Phil Kuekes, también de HP, y la precisión mecánica que hay que obtener en las numerosas capas que forman cada circuito resulta carísima.

 

 

¿Quiénes son los que invierten en esto?

Los gobiernos y las compañías están apostando por su inmenso potencial a nivel mundial. Un reporte titulado "Nanotechnology Opportunity Report", preparado por CMP, una compañía europea de investigaciones, ha informado que el mercado ya tiene inversiones por sobre los 4,000 millones de dólares. Además, casi 500 compañías están analizando diferentes proyectos en muchos diferentes mercados y casi 100 firmas de inversión, ya han patrocinado algunos. Se cree que este año, las inversiones se duplicarán en relación al año anterior. “No podemos dejar de analizar éste tópico", dice Gerjan van der Walle, quien encabeza el grupo de investigadores de la Philips; compañía que está explorando en biosensores. Otras compañías como la IBM, General Electric Co., Lucent Technologies, Hewlett-Packard Co., Samsung Electronics Co. Ltd. y Siemens AG, están realizando inversiones sustanciales. De acuerdo a un reporte emitido por el New York Times, éstas alcanzan casi los 30 millones de dólares anuales por concepto de ventas.

Al igual que muchas de las tecnologías que hoy forman parte de esta gran revolución de nuestros tiempos, su desarrollo está íntimamente ligado al apoyo gubernamental. Como ejemplo de esto, el año pasado la National Science Foundation (NSF) de los EUA apoyó a más de 600 proyectos de este tipo, involucrando a 2,500 profesores y estudiantes. Asimismo, la NFS ha creado la Red Nacional de Usuarios de Nano fabricación, que en el año de 2001, destinó más de 420 millones de dólares para su investigación.El gobierno estadounidense aprobó dedicar en el año 2002 405 millones de dólares a la investigación en nanotecnología. Por su parte, la Unión Europea ha asignado 1131 millones de euros para un programa que se desarrollará en este marco, entre los años 2002 y 2006.Así las cosas, en los tres últimos años se ha multiplicado la financiación disponible. Desde enero de 2000, los gobiernos han dedicado más de 2.200 millones de euros (365.000 millones de pesetas) a financiar investigación. 

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En 2002, sólo el Gobierno de los Estados Unidos ha aprobado dedicar ya 465 millones de euros (77.000 millones de pesetas) y quiere aprobar 110 más (18.000 millones de pesetas). Japón invertirá cifras similares, y la Unión Europea ha asignado 1.300 millones de euros (216.000 millones de pesetas) para uno de sus programas marco entre los años 2002 y 2006. Aún parece poco dinero. Pero el crecimiento será exponencial. Según la National Science Foundation (NSF) norteamericana, el mercado total para productos y servicios de nanotecnología será, en el año 2015, de 1,1 billones de euros (más de 180 billones de pesetas). Y lo más importante, no son sólo los gobiernos quienes se muestran interesados. Las empresas de capital riesgo empiezan a posicionarse. Y grandes compañías como IBM, Motorola, HP, Lucent, Hitachi, Mitsubishi, NEC, Corning, Dow Chemical o 3M, han lanzado ya iniciativas significativas en el terreno de la nanotecnología. En España mientras tanto, los científicos hablan de nano presupuestos. Pero el interés crece y, por ejemplo, en apenas un mes ha habido un par de congresos sobre el tema: en Sevilla, en la Fundación San Telmo, sobre oportunidades de inversión, y en Madrid, con una reunión entre responsables de centros de nanotecnología de Francia, Alemania y Reino Unido en la Universidad Autónoma. Y es que el horizonte y las perspectivas que se vislumbran por el momento son prácticamente inimaginables. Todo depende de nuestra imaginación, curiosidad y tenacidad y medios materiales, pero como sobretodo y como siempre de nuestros recursos humanos. Por eso países como Estados Unidos, Japón, Suiza, Alemania, etc. han explosionado en su investigación sobre la ciencia de la nano escala y la tecnología que conlleva. No en vano en el discurso que el presidente Clinton hizo en Caltech (instituto Tecnológico de California)  el 21 de enero de 2000 anuncio que en su nuevo presupuesto dedicaría doscientos mil millones de pesetas a  investigación biomédica pero que también quería dejar como legado un presupuesto de cien mil millones de pesetas a su Iniciativa sobre Nanotecnología, porque para él es claro que esta tiene un horizonte sin fin por el momento. Suiza, en su tercera fase, dedica a esta iniciativa ocho mil millones en cuatro años; Japón setenta mil millones aproximadamente en cuatro años, así como Alemania, Holanda, Suecia etc. Además de estas iniciativas tienen centros de excelencia y competencia en nanotecnología. Todas estas inversiones se entienden en adición al presupuesto normal para investigación que  es grande. Está bien entendido que la parrilla de salida es muy importante. Y no es por nada, sino porque es una ciencia básica que producirá tremendos outputs tecnológicos.  

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¿hay productos comercializándose en la actualidad?Aun cuando las investigaciones están en su etapa inicial, algunos productos creados con esta técnica ya están siendo comercializados. Por ejemplo, un producto para la "auto limpieza" de ventanas, que crea una capa superficial de partículas de dióxido de titanio y que está ayudando a limpiar superficies sucias, ya se encuentra a la venta en los mercados. Algunas empresas empacadoras de comida y fabricantes de pelotas de tenis, están utilizando elementos fabricados con nano partículas de arcilla. La General Motors (GM), está utilizando en sus vehículos, nano componentes, que son casi doce veces más livianos, pero con la misma dureza que los originales.Un grupo de cinco científicos de Colombia, Alemania, Estados Unidos, Inglaterra y Corea, desarrollaron una técnica que permite almacenar mil veces más información en un disco duro de un computador mucho más pequeño que uno  tradicional.En las computadoras:El disco duro de una computadora está hecho con base en capas delgadas magnéticas, normalmente elaboradas con hierro y cromo, que permite almacenar la información. El disco duro de una computadora personal convencional tiene un diámetro de siete centímetros.La nueva técnica, perfeccionada en Estados Unidos, por científicos de varios países, consiste en cambiar la composición del disco duro convirtiendo las capas en puntos magnéticos del tamaño de una millonésima parte de un milímetro, lo que implica que diez millones de puntos magnéticos, colocados uno seguido del otro, sin dejar espacio, ocuparían solo un centímetro de longitud.Con esta herramienta tecnológica, en un centímetro lineal de puntos magnéticos que equivalen al tamaño de la cabeza de un alfiler, se podrá acumular más información que un disco duro convencional. El ínfimo tamaño de los puntos magnéticos, elaborados con base en átomos de níquel o cobalto, con aleaciones de hierro, es tal que solo se mide en manómetros, de ahí que esta tecnología reciba el nombre de nanotecnología.    La nanotecnología está reemplazando a la microelectrónica porque aumenta la fiabilidad de la información que guarda, la capacidad de almacenar y disminuye ostensiblemente el tamaño de cualquier componente o equipo tecnológico.  

La introducción de la Nanotecnología en los adhesivos:    Desde su introducción, la tecnología de One-Bottle-Bond™ (adhesivo mono componente) en Prime&Bond ha producido excelentes resultados. Como breve resumen, base nombrar la Alta tasa de retención, una calidad marginal

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excelente, ausencia de decaimientos recurrentes y unas propiedades del manejo excelentes.    La tradición de innovación en este adhesivo continúa hoy con la incorporación a su fórmula de nano partículas. Estas partículas de carga de escala manométrica son 100 veces más pequeñas que las partículas de relleno tradicionales incorporados en composites o compomeros para aumentar su resistencia. Estas pequeñas partículas refuerzan significativamente el adhesivo manteniendo sus propiedades esenciales de alto rendimiento adhesivo. Las nano partículas tienen el tamaño perfecto para penetrar entre los típicas micro retenciones creadas por el grabado ácido al igual que entre los más pequeños túbulos dentinarios. El tamaño de la partícula es aproximadamente 7 nanómetros (un nanómetro es igual a 1/1000 micras). Una vez allí, estas diminutas partículas refuerzan los componentes naturales de la dentina mientras se crea el ambiente adecuado para una perfecta unión entre la sustancia del diente y el material restaurador.IBM sorprende con Dispositivo de Almacenamiento similar a tamaño de una Estampilla

Haciendo uso de una innovadora tecnología, los científicos de esta compañía en Suiza lograron almacenar el equivalente a 25 DVDs en un pequeño dispositivo electrónico recientemente desarrollado. Los alcances para un futuro en la medicina, empresas productivas o entretenimiento están todavía por verse.

¿Se imagina tener una biblioteca en la palma de la mano? Toda esa información hoy puede estar realmente en un pequeño dispositivo electrónico de almacenamiento recientemente desarrollado en Suiza. La empresa IBM indicó este 11 de junio en su sitio web que usando nanotecnología se puede almacenar datos en un trillón de bits por pulgada, esto es 20 veces más de la densidad de los medios magnéticos existentes en la actualidad.Para hacerlo más simple, la densidad de esto implica almacenar 25 millones de páginas de texto en una superficie equivalente a una estampilla. El proyecto que dio vida a esta maravilla tecnológica se denomina "Millipede" o Ciempiés, por la forma de su estructura.El Ciempiés es un dispositivo que utiliza una estructura similar a la tarjeta de impacto (punch card) desarrollada hace más de 110 años con motivo del Censo de Estados Unidos. Con esta tecnología, mejorada hasta hacerla posible en una impresión de plástico regrabable es posible guardar estos 3 mil millones de bits de datos en el espacio ocupado en el hoyo de una de estas antiguas tarjetas de impacto.

Esta tecnología, nueva para lo que existe en la actualidad, puede ser operada con menos energía. Los científicos de IBM creen que todavía son posibles mayores niveles de densidad de almacenamiento. "Desde un referente a

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escala manométrica de átomos individuales, nosotros anticipamos que se acerca una serie de desarrollos para hacer posible llegar a los límites de los terabits", dijo el premio Nobel Gerd Binnig, uno de los miembros del equipo de investigadores de IBM en el proyecto Millipede. "Mientras las tecnologías de almacenamiento normales se puedan aproximar a sus límites fundamentales, estos aparatos nano mecánicos son potencialmente válidos para incrementar en cientos de veces la densidad de almacenamiento".

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